2025亚太液冷应用技术高峰论坛暨热管理展会

数据中心需要三样东西才能正常运转。首先是建筑物，它可以保护服务器免受雨水、雪水甚至风滚草的侵袭。其次是电力，它能维持所有服务器的正常运行。第三是冷却。如果没有冷却，这些服务器可能会在几分钟内过热并关闭。亚马逊网络服务 (AWS)以及整个数据中心行业正处于从空气冷却解决方案向液体冷却解决方案过渡的过程中。这一转变发生在AWS产品组合的各个部分，意义重大，因为数据中心实际上还需要第四个要素：演进能力。去年，AWS宣布将推出新的数据中心组件，旨在支持下一代人工智能创新和客户不断变化的需求。

从空气冷却到液体冷却的转变在这一转变中起着至关重要的作用。

临界点

在深入探讨之前，值得注意的是，虽然“冷却”可能指的是您在家中或办公室享受的空调类型，但数据中心的冷却却有所不同。

“我们称之为制冷，但我们的目标并非打造一个舒适的68华氏度（约17摄氏度）的数据大厅。我们的目标是让足够的空气通过服务器，防止它们过热，并尽可能减少能源和水的消耗，”AWS数据中心制冷系统高级经理戴夫·克鲁萨斯（Dave Klusas）说道。“在夏季，这实际上意味着我们的数据大厅会非常热。”

到目前为止，AWS 数据中心内部一直由基于空气的系统承担这项工作。从高层来看，这其实就是将空气吸入数据中心内部，并在服务器机架之间循环。空气在流动过程中会带走电子设备上的热量，然后随着更多冷空气进入，热量再次被排出室外，完成同样的循环。

但现在，单靠空气是不够的。

对于当今的 AI 芯片而言，某些工作负载（例如训练大型语言模型）受益于在尽可能小的物理空间内集成尽可能多的芯片。这样做可以减少通信延迟，从而提高性能，并最终降低成本和能耗。

每个AI芯片每秒执行数万亿次数学计算。为此，它们比其他类型的芯片消耗更多功率，从而产生更多热量。反过来，这需要更多气流来散热。事实上，由于气流如此之大，仅靠空气冷却芯片既不切实际，也不经济。

克鲁萨斯说：“我们已经跨过了一个门槛，使用液体冷却来提取热量变得更加经济。”

液体冷却比空气冷却方法更复杂，但由于液体的密度是空气的900多倍，因此它能吸收更多的热量。正因如此，在海水中畅游比在炎热的海滩上吹着微风要清爽得多。

Klusas 的团队考虑了多种可以从供应商处购买的液体冷却解决方案，但意识到没有一种能很好地满足 AWS 的需求。

这使他们走上了设计和交付完全定制系统的道路。

AWS 采用的是直接芯片散热方案，即将一块“冷板”直接放置在芯片上方。液体通过管道流经密封的“冷板”，吸收热量并将其带出服务器机架。

从那里，水流进入散热系统，冷却液体（一种专门为此设计的流体），然后循环回冷板。这是一个完全“闭环”的系统，这意味着液体不断循环，而且至关重要的是，它不会增加数据中心的用水量。

与空气冷却系统一样，其目标是使用适量的液体来防止服务器过热，并以最少的额外能量实现这一目标。这意味着液体通常处于“热水浴缸”的温度。

速度和灵活性

AWS 仅用了四个月的时间就从白板设计到原型机的诞生，之后又用了 11 个月的时间交付了首批量产设备。这其中包括开发设计、构建供应链、编写控制软件、进行所有测试以及制造系统的时间。

灵活性至关重要，因为在建设数据中心的过程中，不断变化的市场需求和技术进步可能会改变如何平衡液体冷却和空气冷却的思路。

AWS 的设计旨在适应不断变化的需求。“我们设计的液冷系统，使其能够轻松地添加到需要的数据中心，同时避免了在不需要的地方添加的成本，”Klusas 说道。

冷却系统的另一个关键要素是AWS开发的定制冷却液分配装置，它比现成的竞争对手更强大、更高效。“我们专门根据自身需求发明了它，”Klusas说道。“通过专注于自身问题，我们能够进行优化，降低成本、提高效率并提升产能。